Images de paroi de puits

Les données géophysiques en forage produisent des données à moyenne et haute résolutions des propriétés de l'aquifère et du réservoir, mais seulement le long de profils 1-D locaux. Grâce à une acquisition sous 360°, l‟imagerie de paroi de puits tend vers une analyse 3D par le biais d‟images optique et acoustique.

Figure 3-1 : Image déroulée d’une paroi de puits et représentation d’un plan.

Principe de l’imagerie optique

Une caméra CCD (Charge Coupled Device) placée dans la sonde génère une image optique de la paroi. Un prisme de réflexion placé au bas de la sonde permet à la caméra CCD de recevoir l‟image de la paroi du puits (Figure 3-2), enregistrant simultanément l‟image de 360°. Un système d'éclairage inclus à la sonde permet d'éclairer la zone filmée. Deux centreurs placés sur l'outil permettent à ce dernier de rester dans l'axe du puits de forage. Le magnétomètre permet de situer les mesures par rapport à une référence (par exemple 0° correspond au nord et 90° correspond à l'est).

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Figure 3-2 : Schéma de la tête d’outil d’imagerie optique et du principe physique utilisé.

Les informations données par l'accéléromètre magnétique donnent la géométrie du forage. L'image obtenue est une image numérique continue en "couleurs réelles" avec une variété de résolution millimétrique aussi bien horizontale que verticale. L'image est digitalisée dans la sonde et combinée aux données d'orientation avant d'être transmise vers la surface.

Application de l’imagerie optique

La sonde Optical Borehole Image (OBI40), conçue par ALT, fournit une image de la paroi du forage continue, "déroulée" sur le plan de la feuille et orientée tout au long la paroi du puits. En effet, elle est mise en œuvre en puits ouvert, saturé ou non (c.à.d. en zone vadose) avec une eau de préférence claire. Les résolutions verticale et azimutale maximales sont respectivement de 1 et 0,4 mm.

Figure 3-3 : Image optique de paroi du puits MC10.

L‟image optique résultante permet de visualiser directement la paroi de puits tel un scan assez détaillé pour être utilisé à l‟observation et l‟interprétation structurale. L‟intérêt de l'imagerie optique est la production d‟une image aux couleurs naturelles (Figure 3-3 : Image optique de paroi du puits MC10.Figure 3-3), ce qui facilite la comparaison avec les carottes issues du puits. Les carottes peuvent être orientées et donc calées en profondeur. Cependant, la carotte doit posséder une particularité telle qu‟un changement lithologique, un contact ou figure de structure visible sur l'image et la carotte (par

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exemple : diaclase, induration). Cet outil peut donc fournir un moyen rapide et peu coûteux pour l‟orientation. L‟image optique fournit également des renseignements sur la lithologie et plus précisément l‟alternance stratigraphique des couches ainsi que la détection et l'évaluation de fractures. Cette image peut être rapidement interprétée en termes de pendage et direction des couches, fréquence et ouverture de fissure ou fracture. En fait, une telle visualisation peut partiellement substituer un carottage traditionnel.

Principe de l’imagerie acoustique

Une tension est appliquée dans une céramique piézoélectrique. Cette dernière émet des ondes acoustiques à intervalles réguliers. Ce faisceau d'impulsions ultrasoniques est dévié par un miroir réflecteur et émis vers la paroi du forage avec une fréquence de l'ordre de 1,2 MHz (fréquence optimale de mesure). Afin d‟obtenir une image 360°, le miroir pivote sur lui-même (Figure 3-4).

Figure 3-4 : Schéma de la tête d’outil d’imagerie acoustique et du principe physique utilisé.

Dans un premier temps, le temps de transit de l'onde est mesuré entre l'émission et l'écho de retour grâce à une fenêtre temporelle (ce filtre temporel permet de sélectionner l'écho relatif à la paroi). Ce temps est directement proportionnel à la distance à laquelle se trouve la paroi. Dans un second temps, le ratio d'amplitude entre l'onde émise et l'onde réfléchie informe sur la capacité d'absorption de la roche (plus l'amplitude retournée est faible, plus la capacité d'absorption de la roche est forte).

Application de l’imagerie acoustique

Le déploiement de la sonde d‟imagerie acoustique de paroi (Acoustic Borehole Image, ABI40), également élaborée par ALT, nécessite un puits saturé d‟eau. Une fois l'enregistrement des mesures acoustiques fini, la sonde ABI40 donnent deux images virtuelles déroulées 360° de la paroi. L‟une est une image continue en profondeur de la paroi (travel-time, Figure 3-5) et l‟autre image traduit la capacité d'absorption de la roche (amplitude). A chaque distance et amplitude ainsi mesurées est associée une couleur. Les palettes de couleur permettent de facilement visualiser les variations. La

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résolution azimutale dépend du nombre de mesures par tour et peut augmenter jusqu‟à 1 mm dans un forage de 10 cm de diamètre. La résolution verticale maximale est de 1 mm.

Figure 3-5 : Image acoustique, en amplitude (palette de couleurs orangée) et temps (palette grise) de paroi du puits MC10.

Les images acoustiques sont généralement plus contrastées que celle de l'image optique. Leurs visualisations permettent d‟identifier finement les structures et les textures de la formation rocheuse traversée par le forage. La distribution des couches géologiques et leurs caractéristiques géométriques sont établies tout au long du puits, intégrant les zones friables ou karstiques. Suivant la formation géologique, on regroupe les bancs en classes de faciès textural calibrées par les études sédimentologiques dans les zones carottées issues du même puits. Un profil textural est généré à partir des images optique et acoustique. Son intégration aux mesures géophysiques en forage affine la définition des hétérogénéités sur l‟ensemble du réservoir investigué par le forage.

3.1.2 Laboratoire

3.1.2.1 Carottes

Sur l‟ensemble des quinze forages du site de Campos, tous réalisés par le Gouvernement des Baléares, huit ont été carottés d‟une manière continue. Près de 1000 mètres de carottes extraites du site de Campos sont disponibles, dont 620 mètres au laboratoire Géosciences Montpellier. Le taux de récupération des carottes ainsi que leur qualité sont élevés. Pour les puits les plus étudiés (MC2 et MC10), le taux est supérieur à 90%. Les quelques pourcentages de perte sont liés aux formations friables mais principalement à la présence de cavités et zones de diaclases fragilisant la formation. Les carottes sont de très bonne qualité grâce à l‟utilisation d‟eau de l‟aquifère pour la foration, cependant elles ne sont pas orientées. Certaines zones particulières peuvent être orientées grâce aux images orientées de paroi de puits. Les carottes, pour la plupart de 9 cm de diamètre, sont sciées

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longitudinalement ; elles peuvent ainsi être observées et photographiées, palliant ainsi les traces de foration.

Les carottes représentent une source importante de données géologiques. L‟observation à l‟œil nu des carottes entières permet d'examiner les hétérogénéités à moyenne échelle (cm - m) et d‟informer sur la lithologie, la sédimentation et la diagénèse du réservoir à cette même échelle. Les carottes sont analysées afin de fournir une description détaillée de la séquence carbonatée de la zone d‟étude. Les carottes coupées en deux permettent de mieux identifier la texture, la taille de grain, les grands bioclastes préservés et la méso- macroporosité de la formation.